CN101581571A

CN101581571A - 一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法

Info

Publication number: CN101581571A
Application number: CNA2009100627549A
Authority: CN
Inventors: 张彦文; 吴立新; 陈方玉; 陈士华; 许竹桃; 周顺兵
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2009-11-18

Abstract

一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，包括(1)确定孔坑上的测量点：A1和A2，A1位于孔坑的孔坑底部，A2位于孔坑外边缘上；(2)测量点A1至所述扫描电子显微镜的镜筒极靴的距离Z1，所述Z1值通过计算机软件将其显示输出；(3)测量点A2至所述扫描电子显微镜的镜筒极靴的距离Z2，所述Z2值通过计算机软件将其显示输出；(4)计算出孔坑深度h，h＝Z1－Z2。本发明具有在显微尺度对一般宏观上无法测量的微米级孔坑、刻痕等进行深度测量的效果。

Description

一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法

技术领域

本发明涉及一种测量孔坑深度的方法，尤其是涉及一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法。

背景技术

科研和生产上经常会遇到需要测量孔坑深度的问题，很多情况下，一般的测量手段无法进行。主要原因在于：有时孔坑太小而不能放置量具或有时测试对象不允许被破坏。一般孔坑深度的测量，常常要求测量时量器具可准确定位，当对无法放置量器具的微小盲孔，以及人眼观察不到的细小微坑，如韧窝等，用常规量器具则无法测量。

扫描电子显微镜主要在科研中用于作观察微观形貌，是人眼的延伸，也就是将研究对象放大几倍至上万乃至数十万倍观察，如材料失效分析，组织观察等等。

现代扫描电子显微镜具有如下特点：

(1)可对高低不平、起伏大的试样进行观察；

(2)焦距可在一定范围内调节；

(3)样品台高度可升降；

(4)聚焦后的观测点到镜筒极靴之间的工作距离可适时显示。

发明内容

本发明设计了一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，其解决了传统孔坑深度不易测量以及测量不够精确的问题。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，包括以下步骤：

(1)确定孔坑上的测量点：A1和A2，A1位于孔坑的孔坑底部，A2位于孔坑外边缘上；

(2)测量点A1至所述扫描电子显微镜的镜筒极靴的距离Z1，所述Z1值通过计算机软件将其显示输出；

(3)测量点A2至所述扫描电子显微镜的镜筒极靴的距离Z2，所述Z2值通过计算机软件将其显示输出；

(4)计算出孔坑深度h，h＝Z1-Z2。

进一步，Z1等于所述扫描电子显微镜的镜筒极靴至测量点A1的焦距长度f，

f = K \frac{U_{r}}{{(IN)}^{2}},

K为常数；Ur为经相对论校正的电子加速电压；(IN)为电磁透镜安匝数。

进一步，Z2等于所述扫描电子显微镜的镜筒极靴至测量点A2的焦距长度f，

f = K \frac{U_{r}}{{(IN)}^{2}},

进一步，扫描电子显微镜在测量A1和A2时，扫描电子显微镜的镜筒极靴保持位置不变。

进一步，扫描电子显微镜测量A1和A2时，各自采用经相对论校正的电子加速电压Ur值以及电子束斑尺寸大小应保持一致。

该运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法与现有技术相比，具有以下有益效果：本发明由于公开了扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，该方法将可以克服孔坑太小而不能放置量具或测试对象不允许被破坏的问题，同时提高了测量的精确性，能在显微尺度对一般宏观上无法测量的微米级孔坑、刻痕等进行深度测量。

附图说明

图1是本发明中使用扫描电子显微镜测量孔坑深度的示意图；

图2是本发明中测量A1点时计算机屏幕显示图；

图3是本发明中测量A2点时计算机屏幕显示图。

附图标记说明：

1-测量点A1；2-测量点A2；3-扫描电子显微镜的镜筒极靴。

具体实施方式

下面结合图1至图3，对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，包括以下步骤：

(4)计算出孔坑深度h，h＝Z1-Z2。

Z1等于所述扫描电子显微镜的镜筒极靴至测量点A1的焦距长度f，

f = K \frac{U_{r}}{{(IN)}^{2}},

Z2等于所述扫描电子显微镜的镜筒极靴至测量点A2的焦距长度f，

f = K \frac{U_{r}}{{(IN)}^{2}},

扫描电子显微镜在测量A1和A2时，扫描电子显微镜的镜筒极靴保持位置不变。

扫描电子显微镜测量A1和A2时，各自采用经相对论校正的电子加速电压Ur值以及电子束斑尺寸大小应保持一致。

以中空小圆柱体中心小孔深度测量为例证：

1、用游标卡尺测得中空铝制小圆柱体高度，得到其中心孔长度为18.04mm，

2、将小圆柱垂直放置在扫描电镜，如Quanta400型样品台上，在小圆柱体上部边缘聚焦成像，记录此时的Z轴坐标值Z1＝9.999，它代表此时的电镜工作距离，即极靴底部到小圆柱体上部边缘的距离，如图2所示。

3、保持加速电压、电子束斑数值不变，在小圆柱体中心孔底部聚焦，记录此时的Z轴坐标值Z2＝28.088，如图3所示。

4、两次Z轴坐标值相减的绝对值即为小圆柱体中心孔的深度，

即h＝Z2-Z1＝28.088-9.999＝18.089(mm)

测量结果同用游标卡尺测得的基本一致，相对误差约0.2％。此例证说明，对诸如用游标卡尺所不能测量的孔坑、刻痕等的深度，用本方法可有效解决，而且精度更高。

Claims

1、一种运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，包括以下步骤：

(4)计算出孔坑深度h，h＝Z1-Z2。

2、根据权利要求1所述运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，其特征在于：所述Z1等于所述扫描电子显微镜的镜筒极靴至测量点A1的焦距长度f，

f = K \frac{U_{r}}{{(IN)}^{2}},

3、根据权利要求1或2所述运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，其特征在于：所述Z2等于所述扫描电子显微镜的镜筒极靴至测量点A2的焦距长度f，

f = K \frac{U_{r}}{{(IN)}^{2}},

4、根据权利要求3所述运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，其特征在于：所述扫描电子显微镜在测量A1和A2时，所述扫描电子显微镜的镜筒极靴保持位置不变。

5、根据权利要求1至4中任何一项所述运用扫描电子显微镜测量孔坑深度的方法，其特征在于：所述扫描电子显微镜测量A1和A2时，各自采用经相对论校正的电子加速电压Ur值以及电子束斑尺寸大小应保持一致。